高原富营养化湖泊浮游病毒多样性及其对藻类群落的调控

Lakes are important fresh water resource on the earth, the flood storage library and species gene pool. Geological structure is complex，lake has a long history of geology，biological flora is unique in Yunnan plateau. Virioplankton is extremely important member in marine ecosystems，play great roles in the marine ecological system such as modulating the biodiversity and species population, regulating the nutrient cycling , intervening gene transfer and influencing climate changes. But there is little knowledge about the ecological function of the virioplankton in the lakes, especially plateau lakes. On the basis of our previous work, this project intends to carry out the following study. Firstly, this project will use metagenomic technology to determine virioplankton diversity and its correlation with environmental factors in plateau eutrophic lake. Secondly, we will isolate virulent virus of Aeromonas sp. and Cyanobacteria for understanding the diversity and distribution characteristics of these two types of virus, and reserve viral resources for development of new type of antimicrobial agents. Finally, this project will use marker gene Q-PCR and clone library to determine how the cyanophage and phycodnavirus regulate Cyanobacteria and Synechococcus community abundance and structure. This study will contribute to understanding virioplankton characteristics of distribution and ecological function in plateau eutrophic lakes, providing new ideas for governance the eutrophic lakes Blooms, reserving new viral resources for prevention and control of aquatic common infection.

湖泊是地球上重要的淡水资源库，洪水调蓄库和物种基因库。云南高原地质结构复杂，湖泊地质历史悠久，生物区系十分独特。浮游病毒是海洋生态系统中极其重要的一员，在调节生物群落结构、能量物质循环、基因转移和气候变化等方面具有重要作用，但关于其在湖泊特别是高原富营养化湖泊中生态功能的知识比较缺乏。在前期工作基础上本项目拟开展以下研究：利用宏基因组测序技术揭示高原富营养湖泊中浮游病毒多样性及其与环境因子相关性；分离气单胞菌和蓝细菌（蓝藻）烈性噬菌（藻）体，分析它们的生理生化和基因组特征，为开发新型噬菌（藻）体杀菌（藻）剂储备资源；通过标记基因的Q-PCR和克隆文库揭示浮游病毒在调控高原富营养化湖泊中藻类群落丰度和结构的功能。本研究将有助于深入了解浮游病毒在高原富营养化湖泊中的多样性和对藻类群落的调控，为富营养化湖泊蓝藻“水华”治理提供新思路，为气单胞菌感染的防控提供新资源，具有较好的科研价值和应用前景。

水生病毒学已成为当今水生态学研究的前沿热点之一。虽然关于海洋病毒的研究还处于初级阶段，但现有的研究已经表明海洋病毒在调节海洋生物群落，物质的生物地球化学循环、生物间遗传物质的转移以及气候变化等方面起着重要作用。但关于病毒在湖泊特别是高原湖泊中生态功能的知识比较缺乏。本项目通过宏基因组技术和荧光显微镜揭示了滇池（富营养）和抚仙湖（贫营养）不同季节，不同区域，不同年份浮游病毒组成、多样性和数量，通过16S rDNA扩增子测序同步分析了两湖原核生物多样性，揭示了水体理化因子对浮游病毒的影响，以及浮游病毒与原核生物之间的关联。利用纯培养技术从滇池水体中分离到11株气单胞菌噬菌体和2株微小杆菌噬菌体，对它们进行了生物学特征研究和基因组分析，部分嗜水气单胞菌噬菌体显示出优良的杀菌效果。通过克隆文库和Q-PCR分析了滇池噬藻体和浮游藻类的多样性和数量，揭示了二者间的动态关系。另外，我们构建了藻-藻际菌-噬菌体三者互作研究体系，表明噬菌体可以通过影响藻际菌控制蓝藻的繁殖，展示了噬菌体控制藻类的另一条途径。这些结果扩充了我们对湖泊浮游病毒的认识，为深入理解浮游病毒生态功能奠定了基础。所获得的的噬菌体丰富了噬菌体资源库，为气单胞菌和蓝藻治理提供了新的资源和新的思路。